(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザが安全に電池を使用できるように電池の試験を行う電池試験装置において、
試験対象である電池を収納する試験槽と、
該試験槽内に設けてあり、前記電池に対して所定の試験を行うための試験部と、
前記試験槽の内壁面に設けてあり、前記試験部で行う所定の試験により前記電池から発生する未燃焼ガスを複数の空間に分けて取り込むことが可能な構造を有する圧力緩和部材と
を備えることを特徴とする電池試験装置。
【請求項２】
前記圧力緩和部材は、耐熱性部材であることを特徴とする請求項１に記載の電池試験装置。
【請求項３】
前記圧力緩和部材を構成する部材の間隙は、前記試験槽に収納した前記電池に対向する側の表面における長さが、火炎の伝搬を防止することができる所定の長さ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の電池試験装置。
【請求項４】
前記試験部で行う所定の試験は、衝撃試験、圧壊試験、釘刺し試験、加熱試験、過充電試験、強制放電試験のいずれかの試験であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電池試験装置。
【請求項５】
電池を搬送又は保管するためのケースであって、
搬送又は保管対象である電池を収納する容器と、
該容器の内壁面に設けてあり、所定の状態により前記電池から発生する未燃焼ガスを複数の空間に分けて取り込むことが可能な構造を有する圧力緩和部材と
を備えることを特徴とする電池搬送・保管用ケース。
【請求項６】
前記圧力緩和部材は、耐熱性部材であることを特徴とする請求項５に記載の電池搬送・保管用ケース。
【請求項７】
前記圧力緩和部材を構成する部材の間隙は、前記容器に収納した前記電池に対向する側の表面における長さが、火炎の伝搬を防止することができる所定の長さ以下であることを特徴とする請求項５又は６に記載の電池搬送・保管用ケース。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池試験装置、電池搬送・保管用ケースに関し、特に、ユーザが安全に電池を使用できるように電池の試験を行う電池試験装置、電池を安全に搬送することができる電池搬送・保管用ケースに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話機から自動車まで幅広い機器に電池が使用されている。そのため、ユーザが安全に電池を使用できるように、電池に対して様々な試験を行う必要がある。但し、電池の試験を行う場合に電池が発火し、電解液やセパレータが急激に燃焼するとともに発生した未燃焼ガスも急激に燃焼し、電池試験装置の試験槽内の圧力が上昇することがある。例えば、リチウムイオン二次電池に釘刺し試験を行った場合、刺した釘により内部の電極間がショートして発火し、電解液やセパレータが急激に燃焼するとともに発生した未燃焼ガスも急激に燃焼し、電池試験装置の試験槽内の圧力が上昇することがある。
【０００３】
従来の電池試験装置では、このような状態になった場合でも装置が破壊されないように、試験槽に爆発放散口を設けて避圧するか、試験槽を厚い金属板で耐圧構造にする必要があった。電池試験装置が破壊されないように試験槽内を避圧するためには、非特許文献１に開示してある（式１）に従い適切な面積ＡV ［ｍ2 ］を有する爆発放散口を試験槽に設ける必要があった。
【０００４】
【数１】
0005402426.tif 000002
【０００５】
ここで、ＫＧ（１０2 ｋＰａ・ｍ／ｓ）はガスの爆発特性値を、Ｐred （１０2 ｋＰａ）は放散圧力を、Ｐstat（１０2 ｋＰａ）は爆発放散口の作動圧力を、Ｖ（ｍ3 ）は試験槽の内容積を、それぞれ表している。
【０００６】
また、電池を電池搬送・保管用ケースに入れて搬送する際に、事故等により電池が破損した場合に電池が発火し、電解液やセパレータが急激に燃焼するとともに発生した未燃焼ガスも急激に燃焼し、電池搬送・保管用ケースの容器内の圧力が上昇することがある。従来の電池搬送・保管用ケースでは、このような状態になった場合でも電池搬送・保管用ケースが破壊されないように、容器に爆発放散口を設けて避圧するか、容器を厚い金属板で耐圧構造にする必要があった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】独立行政法人  産業安全研究所、「産業安全研究所技術指針  爆発圧力放散設備技術指針（改訂版）」、平成１７年６月３０日、社団法人  産業安全技術協会
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、試験槽に爆発放散口を設ける場合、試験槽のサイズによっては、非特許文献１に開示してある（式１）を満たす爆発放散口の面積ＡV ［ｍ2 ］が試験槽のサイズに比べて過大となり、試験槽に爆発放散口を設けることができないという問題があった。また、爆発放散口を設けることができた場合であっても、爆発放散口近傍を通行禁止にすること、他の装置に影響を与えないように電池試験装置を配置すること等の制約が多いため電池試験装置を設置できないという問題があった。さらに、試験槽を厚い金属板で耐圧構造にする場合、電池試験装置自体が高価になるという問題があった。
【０００９】
同様に、電池搬送・保管用ケースに爆発放散口を設ける場合、容器のサイズによっては、非特許文献１に開示してある（式１）を満たす爆発放散口の面積ＡV ［ｍ2 ］が容器のサイズに比べて過大となり、容器に爆発放散口を設けることができないという問題があった。また、電池搬送・保管用ケースの容器を厚い金属板で耐圧構造にする場合、電池搬送・保管用ケース自体が高価になり、重くなるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、安価で、試験槽内又は容器内の圧力上昇による破損を防止することができる電池試験装置、電池搬送・保管用ケースを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために第１発明に係る電池試験装置は、ユーザが安全に電池を使用できるように電池の試験を行う電池試験装置において、試験対象である電池を収納する試験槽と、該試験槽内に設けてあり、前記電池に対して所定の試験を行うための試験部と、前記試験槽の内壁面に設けてあり、前記試験部で行う所定の試験により前記電池から発生する未燃焼ガスを複数の空間に分けて取り込むことが可能な構造を有する圧力緩和部材とを備える。
【００１２】
また、第２発明に係る電池試験装置は、第１発明において、前記圧力緩和部材は、耐熱性部材である。
【００１３】
また、第３発明に係る電池試験装置は、第１又は第２発明において、前記圧力緩和部材を構成する部材の間隙は、前記試験槽に収納した前記電池に対向する側の表面における長さが、火炎の伝搬を防止することができる所定の長さ以下である。
【００１４】
また、第４発明に係る電池試験装置は、第１乃至第３発明のいずれか一つにおいて、前記試験部で行う所定の試験は、衝撃試験、圧壊試験、釘刺し試験、加熱試験、過充電試験、強制放電試験のいずれかの試験である。
【００１５】
次に、上記目的を達成するために第５発明に係る電池搬送・保管用ケースは、電池を搬送又は保管するためのケースであって、搬送又は保管対象である電池を収納する容器と、該容器の内壁面に設けてあり、所定の状態により前記電池から発生する未燃焼ガスを複数の空間に分けて取り込むことが可能な構造を有する圧力緩和部材とを備える。
【００１６】
また、第６発明に係る電池搬送・保管用ケースは、第５発明において、前記圧力緩和部材は、耐熱性部材である。
【００１７】
また、第７発明に係る電池搬送・保管用ケースは、第５又は第６発明において、前記圧力緩和部材を構成する部材の間隙は、前記容器に収納した前記電池に対向する側の表面における長さが、火炎の伝搬を防止することができる所定の長さ以下である。
【００１８】
第１発明及び第５発明では、電池試験装置の試験槽又は電池搬送・保管用ケースの容器の内壁面に電池から発生する未燃焼ガスを複数の空間に分けて取り込むことが可能な構造を有する圧力緩和部材を備えているので、電池が燃焼した場合でも圧力緩和部材が発火した電池からの火炎による未燃焼ガスへの延焼を抑えて試験槽内又は容器内の圧力上昇を緩和して、電池試験装置又は電池搬送・保管用ケースの破損を防止することができる。また、圧力緩和部材が試験槽内又は容器内の圧力上昇を緩和するので、試験槽又は容器を厚い金属板等で耐圧構造にする必要がなく、電池試験装置又は電池搬送・保管用ケースを安価に製造することができる。
【００１９】
第２発明及び第６発明では、圧力緩和部材は、耐熱性部材であるので、発火した電池からの火炎で燃焼したり、変形したりすることがなく、未燃焼ガスを複数の空間に分けて取り込むことが可能な構造を維持することができ、試験槽内又は容器内の圧力上昇による破損を防止することができる。
【００２０】
第３発明及び第７発明では、圧力緩和部材を構成する部材の間隙は、試験槽又は容器に収納した電池に対向する側の表面において、火炎の伝搬を防止することができる所定の長さ以下であるので、発火した電池からの火炎が未燃焼ガスを取り込んだ複数の空間に伝搬して未燃焼ガスが発火するのを防ぎ、試験槽内又は容器内の圧力上昇による破損を防止することができる。
【００２１】
第４発明では、衝撃試験、圧壊試験、釘刺し試験、加熱試験、過充電試験、強制放電試験のいずれかの試験を行うことができる電池試験装置を安価に製造することができ、試験槽内の圧力上昇による破損を防止することができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る電池試験装置は、試験対象である電池を収納する試験槽と、試験槽内に設けてあり、電池に対して所定の試験を行うための試験部と、試験槽の内壁面に設けてあり、試験部で行う試験により電池から発生する未燃焼ガスを複数の空間に分けて取り込むことが可能な構造を有する圧力緩和部材とを備えるので、圧力緩和部材が発火した電池からの火炎による未燃焼ガスへの延焼を抑えて試験槽の圧力上昇を緩和して、電池試験装置の破損を防止することができる。また、圧力緩和部材が試験槽内の圧力上昇を緩和するので、試験槽を厚い金属板等で耐圧構造にする必要がなく、電池試験装置を安価に製造することができる。
【００２３】
本発明に係る電池搬送・保管用ケースは、搬送又は保管対象である電池を収納する容器と、容器の内壁面に設けてあり、所定の状態により電池から発生する未燃焼ガスを複数の空間に分けて取り込むことが可能な構造を有する圧力緩和部材とを備えるので、圧力緩和部材が発火した電池からの火炎による未燃焼ガスへの延焼を抑えて容器内の圧力上昇を緩和して、電池搬送・保管用ケースの破損を防止することができる。また、圧力緩和部材が容器内の圧力上昇を緩和するので、容器を厚い金属板等で耐圧構造にする必要がなく、電池搬送・保管用ケースを安価に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電池試験装置の構成を示す模式図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る電池試験装置において釘刺し試験を行う試験部の構成を示す模式図である。
【図３】セラミックファイバーが試験槽内の圧力を緩和することを説明するための模式図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る電池試験装置においてハニカム部材を圧力緩和部材として設けてある構成を示す模式図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る電池試験装置においてメッシュ積層部材を圧力緩和部材として設けてある構成を示す模式図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る電池試験装置において複合部材を圧力緩和部材として設けてある構成を示す模式図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る電池試験装置において金属ウールを圧力緩和部材として設けてある構成を示す模式図である。
【図８】本発明の実施の形態１に係る電池試験装置において衝突試験を行う試験部の構成を示す模式図である。
【図９】本発明の実施の形態１に係る電池試験装置において圧壊試験を行う試験部の構成を示す模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る電池試験装置において加熱試験を行う試験部の構成を示す模式図である。
【図１１】本発明の実施の形態１に係る電池試験装置において過充電試験、強制放電試験を行う試験部の構成を示す模式図である。
【図１２】本発明の実施の形態２に係る電池搬送・保管用ケースの構成を示す模式図である。
【図１３】セラミックファイバーが容器内の圧力を緩和することを説明するための模式図である。
【図１４】本発明の実施の形態２に係る電池搬送・保管用ケースにおいてハニカム部材を圧力緩和部材として設けてある構成を示す模式図である。
【図１５】本発明の実施の形態２に係る電池搬送・保管用ケースにおいてメッシュ積層部材を圧力緩和部材として設けてある構成を示す模式図である。
【図１６】本発明の実施の形態２に係る電池搬送・保管用ケースにおいて複合部材を圧力緩和部材として設けてある構成を示す模式図である。
【図１７】本発明の実施の形態２に係る電池搬送・保管用ケースにおいて金属ウールを圧力緩和部材として設けてある構成を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態における電池試験装置、電池搬送・保管用ケースについて、図面を用いて具体的に説明する。以下の実施の形態は、特許請求の範囲に記載された発明を限定するものではなく、実施の形態の中で説明されている特徴的事項の組み合わせの全てが解決手段の必須事項であるとは限らないことは言うまでもない。
【００２６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る電池試験装置の構成を示す模式図である。図１に示すように本発明の実施の形態１に係る電池試験装置１は、試験対象である電池２を収納する試験槽３と、電池２に対して所定の試験を行うための試験部４と、試験槽３の内壁面に設けてある圧力緩和部材であるセラミックファイバー５とを備える。
【００２７】
試験対象である電池２は、リチウムイオン二次電池であるとして以下説明する。但し、本発明の実施の形態１に係る電池試験装置１の試験対象である電池２は、リチウムイオン二次電池に限定されるものではなく、電気二重層キャパシタ、リチウム二次電池、ポリマー二次電池等の二次電池や、二次電池以外の蓄電デバイスであっても良い。試験槽３は、収納する電池２のサイズに応じて適切な内容積を有しており、一般的な試験装置に用いられる試験槽と同じ材料（例えば、金属、セラミック等）及び構造を有する。試験部４は、電池２に対して後述する所定の試験を行うための構成を有する。
【００２８】
セラミックファイバー５は、構成する繊維（ファイバー）に間隙を有する構造であるため、試験部４で行う試験により電池２から発生する未燃焼ガスを複数の空間に分けて取り込むことが可能な構造である。セラミックファイバー５は、試験槽３の内壁面全体に設ける場合に限定されるものではなく、内壁面の一部に設ける場合であっても良い。
【００２９】
また、セラミックファイバー５は、耐熱性部材であり、セラミックファイバー５を構成する繊維（ファイバー）の間隙のうち、少なくとも電池２に対向する側の表面（セラミックファイバー５の電池２に近い側の面）における間隙の長さ（面方向に沿った長さ）５０は、火炎の伝搬を防止できる所定の長さ以下である。なお、火炎の伝搬を防止できる所定の長さとは、燃焼するガスの火炎の伝播が阻害される距離（消炎する距離）である。ここで、消炎する距離は、ガスの種類により異なり、メタンで２．１３ｍｍ以下、水素で０．６４ｍｍ以下と質量の軽いガスの方が短いことが知られている（福田正志、是松孝治、坂本雅夫、「メタンと水素の複合燃料の消炎距離」日本機械学会論文集（Ｂ編）、４６巻４１１号（昭５５−１１）、Ｐ．２２１２〜２２１８）。よって、電池２から発生する未燃焼ガスが水素であったとしても、消炎する距離を０．６４ｍｍ以下とすれば火炎が伝搬しないと考えられるので、セラミックファイバー５を構成する繊維（ファイバー）の間隙のうち、少なくとも電池２に対向する側の表面における間隙の長さ５０は０．６ｍｍ以下の長さであることが好ましい。
【００３０】
次に、本発明の実施の形態１に係る電池試験装置１において、電池２が発火し、電解液やセパレータが急激に燃焼するとともに発生した未燃焼ガスも急激に燃焼し、電池試験装置１の試験槽３内の圧力が上昇する場合について説明する。例えば、試験部４が、釘刺し試験を行う場合について説明する。図２は、本発明の実施の形態１に係る電池試験装置１において釘刺し試験を行う試験部４の構成を示す模式図である。図２に示すように、試験部４は、電池２を載せる支持台２１と、支持台２１に対して垂直方向に設けられた釘２２と、釘２２を保持する板２３と、釘２２が電池２を貫通するように、板２３を移動させる移動手段２４とで構成されている。
【００３１】
試験部４は、充電した電池２を支持台２１に載せ、試験槽３内の温度が２５℃又は６０℃中で電池２の電極面に対して垂直方向から直径２．５ｍｍの釘２２を秒速２ｍｍで貫通させる釘刺し試験を行う。なお、釘刺し試験は、米エネルギー省等が推進するＦｒｅｅｄｏｍ  ＣＡＲ（フリーダム  カー）計画で規格されている安全性試験の一つである。また、電池２の平面部（電極面）は、支持台２１と平行になるように、電池２を支持台２１に載せるものとする。
【００３２】
充電した電池２は、釘２２が貫通すると、内部の電極間がショートして発火する場合があり、電池２が発火すると電解液やセパレータが急激に燃焼するとともに発生した未燃焼ガスも急激に燃焼し、試験槽３内の圧力を上昇させ、試験槽３内に爆発を生じさせることがある。そこで、本発明の実施の形態１に係る電池試験装置１では、試験槽３の内壁面に圧力緩和部材であるセラミックファイバー５を設けてある。セラミックファイバー５は、釘刺し試験により電池２から発生する未燃焼ガスを複数の空間に分けて取り込むことで、発火した電池２からの火炎による未燃焼ガスへの延焼を抑えて試験槽３内の圧力上昇を緩和して、電池試験装置１の破損を防止することができる。なお、セラミックファイバー５を構成する繊維（ファイバー）の間隙のうち、少なくとも電池２に対向する側の表面における間隙の長さ５０は、０．６ｍｍ以下であるため、発火した電池２からの火炎がセラミックファイバー５が複数の空間に分けて取り込んだ未燃焼ガスに伝搬することはない。また、セラミックファイバー５自体は耐熱性部材であるため、発火した電池２からの火炎により燃焼したり、変形したりすることはない。
【００３３】
具体的に、セラミックファイバー５が試験槽３内の圧力を緩和することを数値を用いて説明する。図３は、セラミックファイバー５が試験槽３内の圧力を緩和することを説明するための模式図である。図３に示すように、体積ＶR の試験槽３の中心に発火した電池２があり、電池２が燃焼している空間（試験槽３の中心から距離ｂまでの範囲）の体積をＶb 、試験槽３の中心から試験槽３の内壁面に設けてあるセラミックファイバー５までの空間（試験槽３の中心から距離ａまでの範囲）の体積をＶa とする。なお、試験槽３の中心から試験槽３の内壁面までの距離をＲとする。
【００３４】
まず、試験槽３の内壁面全体にセラミックファイバー５を設けてある場合の燃焼後の試験槽３内の圧力Ｐs1は、（式２）で求めることができる。ここで、圧力Ｐmax は、試験槽３内の最大圧力、γは比熱比（約１．４４）である。
【００３５】
【数２】
0005402426.tif 000003
【００３６】
体積Ｖb は、（式３）で求めることができる。ここで、体積ＶR-a は、セラミックファイバー５の体積、Ｐ0 は初期の試験槽３内の圧力（約１気圧）である。
【００３７】
【数３】
0005402426.tif 000004
【００３８】
セラミックファイバー５を内壁面に設けてある試験槽３において、電池２の燃焼により上昇する試験槽３内の圧力は、（式２）で求めた圧力Ｐs1と初期の試験槽３内の圧力Ｐ0 との差ΔＰ1 ＝Ｐs1−Ｐ0 ＝Ｐs1−１として求めることができる。
【００３９】
例えば、体積ＶR ＝１ｍ3 の試験槽３内で、電池２が発火し、電解液やセパレータが急激に燃焼するとともに発生した未燃焼ガスも急激に燃焼し、電池試験装置１の試験槽３内の圧力が上昇する場合、試験槽３内の最大圧力Ｐmax を４．３気圧とすると、試験槽３の内壁面にセラミックファイバー５を設けていない電池試験装置１では、電池２の燃焼により上昇する試験槽３内の圧力は、４．３−１＝３．３気圧となる。通常の構造を有する電池試験装置１では、試験槽３内の圧力の上昇可能耐圧は１．５気圧程度であるので、非特許文献１に開示してある（式１）を満たす面積を有する爆発放散口を試験槽３に設けない限り、電池試験装置１は電池２の燃焼により上昇する試験槽３内の圧力により破損することになる。
【００４０】
一方、距離Ｒ−距離ａ＝０．２ｍの厚みのセラミックファイバー５を内壁面に設けてある試験槽３では、（式２）及び（式３）に基づき求めた試験槽３内の圧力Ｐs1は、２．２気圧となり、電池２の燃焼により上昇する試験槽３内の圧力は、２．２−１＝１．２気圧となる。そのため、試験槽３の内壁面にセラミックファイバー５を設けることで、電池２の燃焼により上昇する試験槽３内の圧力を、通常の構造を有する電池試験装置１における試験槽３内の圧力の上昇可能耐圧である１．５気圧以下に緩和することができ、試験槽３に爆発放散口を設ける必要がない。仮に、爆発放散口を試験槽３に設けた場合でも、爆発放散口の面積を小さくすることができるため、電池試験装置１の設計の自由度が高くなる。
【００４１】
以上のように、本発明の実施の形態１に係る電池試験装置１は、試験部４で行う釘刺し試験により電池２から発生する未燃焼ガスを複数の空間に分けて取り込むことが可能な構造を有するセラミックファイバー５を試験槽３の内壁面に設けてあるので、セラミックファイバー５が発火した電池２からの火炎による未燃焼ガスへの延焼を抑えて試験槽３の圧力上昇を緩和して、電池試験装置１の破損を防止することができる。また、セラミックファイバー５が試験槽３内の圧力上昇を緩和するので、爆発放散口を設ける必要もなく、試験槽３を耐圧構造にする必要もなく、電池試験装置１を安価に製造することができる。また、爆発放散口を設ける場合であっても、試験槽３に設ける有効な爆発放散口の面積を小さくすることができる。ここで、セラミックファイバーは、一般的に断熱材としても使用されているため、圧力緩和部材として試験槽３の内壁面に設けてあるセラミックファイバー５も断熱材として機能することは言うまでもない。
【００４２】
なお、試験槽３の内壁面に設ける圧力緩和部材はセラミックファイバー５に限定されるものではなく、試験部４で行う試験により電池２から発生する未燃焼ガスを複数の空間に分けて取り込むことが可能な構造を有する部材であればセラミックファイバー５以外の部材でも良い。例えば、ハニカム部材を圧力緩和部材として、試験槽３の内壁面に設けても良い。図４は、本発明の実施の形態１に係る電池試験装置１においてハニカム部材を圧力緩和部材として設けてある構成を示す模式図である。図４に示すように、試験槽３の内壁面に設けてあるハニカム部材５１は、構成する部材に間隙を有するので試験部４で行う試験により電池２から発生する未燃焼ガスを複数の空間に分けて取り込むことが可能な構造である。ハニカム部材５１を構成する部材の間隙のうち、少なくとも電池２に対向する側の表面（ハニカム部材５１の電池２に近い側の面）における間隙の長さ（面方向に沿った長さ）５０は、火炎の伝搬を防止することができる所定の長さ（例えば、０．６ｍｍ）以下であることが好ましい。また、ハニカム部材５１は耐熱性部材であるセラミック、ステンレス、インコネル等であることが好ましい。なお、ハニカム部材５１は、試験槽３の内壁面全体に設ける場合に限定されるものではなく、内壁面の一部に設ける場合であっても良い。
【００４３】
複数のメッシュ部材を積層したメッシュ積層部材を圧力緩和部材として、試験槽３の内壁面に設けても良い。図５は、本発明の実施の形態１に係る電池試験装置１においてメッシュ積層部材を圧力緩和部材として設けてある構成を示す模式図である。図５に示すように、試験槽３の内壁面に設けてあるメッシュ積層部材５２は、複数のメッシュ部材５２ａ、５２ａ、・・・を積層しているのでメッシュ部材５２ａと積層するメッシュ部材５２ａとの間に間隙を有するので、試験部４で行う試験により電池２から発生する未燃焼ガスを複数の空間に分けて取り込むことが可能な構造である。メッシュ積層部材５２は、少なくとも電池２に対向する側のメッシュ部材５２ａは電池２に対向する面に目開き（メッシュ積層部材５２のメッシュ部材５２ａを構成する部材の間隙）を有する。メッシュ部材５２ａの目開きの長さ（間隙の長さ５０）は、火炎の伝搬を防止できる所定の長さ（例えば０．６ｍｍ）以下であることが好ましく、積層するメッシュ部材５２ａとの間の間隙の長さ５２Ａも所定の長さ（例えば０．６ｍｍ）以下であることが好ましい。また、メッシュ積層部材５２は耐熱性部材であるセラミック、ステンレス、インコネル等であることが好ましい。なお、メッシュ積層部材５２は、試験槽３の内壁面全体に設ける場合に限定されるものではなく、内壁面の一部に設ける場合であっても良い。また、メッシュ積層部材５２は、厚みの薄いハニカム部材を複数積層して構成しても良い。
【００４４】
電池２に対向する側の面に目開きを有するメッシュ部材と、該メッシュ部材と試験槽３の内壁との間を複数の空間に分割する空間分割部材とで構成してある複合部材を圧力緩和部材として、試験槽３の内壁面に設けても良い。図６は、本発明の実施の形態１に係る電池試験装置１において複合部材を圧力緩和部材として設けてある構成を示す模式図である。図６に示すように、試験槽３の内壁面に設けてある複合部材５３は、電池２に対向する側の面に目開きを有するメッシュ部材５３ａと、該メッシュ部材５３ａと試験槽３の内壁との間を複数の空間に分割する空間分割部材５３ｂとで構成してある。空間分割部材５３ｂで複数に分割された空間のそれぞれには、試験部４で行う試験により電池２から発生する未燃焼ガスを複数の空間に分けて取り込むことが可能である。
【００４５】
メッシュ部材５３ａの目開きの長さ（メッシュ部材５３ａを構成する部材の間隙の長さ５０）は、火炎の伝搬を防止できる所定の長さ（例えば０．６ｍｍ）以下であることが好ましい。空間分割部材５３ｂにより複数に分割された空間は、発火した電池２からの火炎による未燃焼ガスへの延焼を抑えるため、少なくとも１０箇所以上であることが望ましい。また、空間分割部材５３ｂは、メッシュ部材でも良く、目開きの長さ５３Ａは、火炎の伝搬を防止できる所定の長さ（例えば０．６ｍｍ）以下であることが好ましい。さらに、空間分割部材５３ｂをメッシュ部材で形成したボックスで構成し、該ボックスをメッシュ部材５３ａと試験槽３の内壁との間に敷き詰めることで、複数の空間に分割しても良い。なお、空間分割部材５３ｂで複数に分割された空間内に断熱材としてセラミックファイバー５を設けることで、未燃焼ガスを冷却することができ、より圧力を緩和することができる。また、複合部材５３は耐熱性部材であるセラミック、ステンレス、インコネル等であることが好ましい。複合部材５３は、試験槽３の内壁面全体に設ける場合に限定されるものではなく、内壁面の一部に設ける場合であっても良い。
【００４６】
金属ウールを圧力緩和部材として、試験槽３の内壁面に設けても良い。図７は、本発明の実施の形態１に係る電池試験装置１において金属ウールを圧力緩和部材として設けてある構成を示す模式図である。図７に示すように、試験槽３の内壁面に設けてある金属ウール５４は、構成する繊維の間隙を有するので、複数の空間に未燃焼ガスを分けて取り込むことが可能な構造である。金属ウール５４を構成する繊維の間隙のうち、少なくとも電池２に対向する側の表面（金属ウール５４の電池２に近い側の面）における間隙の長さ（面方向に沿った長さ）５０は、火炎の伝搬を防止できる所定の長さ（例えば０．６ｍｍ）以下であることが好ましい。また、金属ウール５４は耐熱性部材であるステンレス等であることが好ましい。なお、金属ウール５４は、試験槽３の内壁面全体に設ける場合に限定されるものではなく、内壁面の一部に設ける場合であっても良い。
【００４７】
試験部４で行う試験は、釘刺し試験に限定されるものではなく、衝突試験、圧壊試験、加熱試験、過充電試験、強制放電試験等の電池２の安全性に関する試験であれば良い。図８は、本発明の実施の形態１に係る電池試験装置１において衝突試験を行う試験部４の構成を示す模式図である。図８に示すように、試験部４は、電池２を載せる支持台２１、電池２に載せた丸棒２５と、丸棒２５を電池２に衝突させるために重りを所定の高さから落下させる落下手段２６とで構成されている。図８（ａ）は、電池２の平面部が支持台２１と平行になるように、電池２を支持台２１に載せ、電池２の平面部に丸棒２５を載せている。図８（ｂ）は、電池２の平面部が支持台２１に対して垂直となるように、電池２を支持台２１に載せ、電池２の側面部に丸棒２５を載せている。試験部４は、充電した電池２を支持台２１に載せ、直径１５．８ｍｍの丸棒２５を電池２に載せ、丸棒２５に９．１ｋｇの重りを高さ６１ｃｍから落下手段２６により落下させて衝突試験を行う。なお、衝突試験は、ＵＮ、ＵＬ１６４２で規格されている安全性試験の一つである。
【００４８】
図９は、本発明の実施の形態１に係る電池試験装置１において圧壊試験を行う試験部４の構成を示す模式図である。図９に示すように、試験部４は、電池２を載せる支持台２１、加圧板２７と、加圧板２７で電池２を加圧する加圧手段２８とで構成されている。図９（ａ）は、電池２の平面部が支持台２１と平行になるように、電池２を支持台２１に載せている。図９（ｂ）は、電池２の平面部が支持台２１に対して垂直となるように、電池２を支持台２１に載せている。試験部４は、充電した電池２を支持台２１に載せ、加圧手段２８により支持台２１と加圧板２７とで電池２を１３ｋＮで加圧して圧壊試験を行う。なお、圧壊試験は、ＵＬ１６４２で規格されている安全性試験の一つである。
【００４９】
図１０は、本発明の実施の形態１に係る電池試験装置１において加熱試験を行う試験部４の構成を示す模式図である。図１０に示すように、試験部４は、電池２を載せる支持台２１と、電池２を加熱するヒータ３１とで構成されている。試験部４は、充電した電池２を支持台２１に載せ、ヒータ３１で電池２を１３０℃に加熱し、当該温度を１０分間保持して加熱試験を行う。なお、加熱試験は、ＵＬ１６４２、ＪＩＳＣ８７１２で規格されている安全性試験の一つである。
【００５０】
図１１は、本発明の実施の形態１に係る電池試験装置１において過充電試験、強制放電試験を行う試験部４の構成を示す模式図である。図１１に示すように、試験部４は、電池２を載せる支持台２１と、電池２の電極に接続された電源３２とで構成されている。試験部４は、放電した電池２に対して、１０Ｖ以上で使用できる電源３２を用いて製造業者が推奨する充電電流によって定格容量の２５０％まで充電する過充電試験を行う。また、試験部４は、放電した電池に対して、１ＩｔＡの電流で９０分間逆充電する強制放電試験を行う。ここで、１ＩｔＡとは、電池２の電流容量に等しい電流値であり、例えば、電流容量１０Ａｈの１ＩｔＡは１０Ａとなる。なお、過充電試験、強制放電試験は、ＪＩＳＣ８７１２で規格されている安全性試験の一つである。
【００５１】
（実施の形態２）
図１２は、本発明の実施の形態２に係る電池搬送・保管用ケースの構成を示す模式図である。図１２に示すように本発明の実施の形態２に係る電池搬送・保管用ケース１０１は、搬送又は保管対象である電池１０２を１つ又は複数収納する容器１０３と、容器１０３の内壁面に設けてある圧力緩和部材であるセラミックファイバー１０４とを備える。
【００５２】
搬送又は保管対象である電池１０２は、リチウムイオン二次電池であるとして以下説明する。但し、本発明の実施の形態２に係る電池搬送・保管用ケース１０１の搬送又は保管対象である電池１０２は、リチウムイオン二次電池に限定されるものではなく、電気二重層キャパシタ、リチウム二次電池、ポリマー二次電池等の二次電池や、二次電池以外の蓄電デバイスであっても良い。容器１０３は、収納する電池１０２のサイズに応じて適切な内容積を有しており、一般的な電池搬送・保管用ケースに用いられる容器と同じ材料（例えば、金属、プラスチック等）及び構造を有する。
【００５３】
セラミックファイバー１０４は、構成する繊維（ファイバー）に間隙を有する構造であるため、所定の状態により電池１０２から発生する未燃焼ガスを複数の空間に分けて取り込むことが可能な構造である。セラミックファイバー１０４は、容器１０３の内壁面全体に設ける場合に限定されるものではなく、内壁面の一部に設ける場合であっても良い。ここで、所定の状態とは、例えば電池搬送・保管用ケース１０１で電池１０２を搬送中に電池１０２に衝撃が加わりセパレータが変形して内部の電極間がショートして電池１０２が発火し、電解液やセパレータが急激に燃焼するとともに発生した未燃焼ガスも急激に燃焼する状態や、電池搬送・保管用ケース１０１で電池１０２を保管中に、電池１０２に圧力が加わり内部の電極間がショートして電池１０２が発火し、電解液やセパレータが急激に燃焼するとともに発生した未燃焼ガスも急激に燃焼する状態等である。
【００５４】
また、セラミックファイバー１０４は、耐熱性部材であり、セラミックファイバー１０４を構成する繊維（ファイバー）の間隙のうち、少なくとも電池１０２に対向する側の表面（セラミックファイバー１０４の電池１０２に近い側の面）における間隙の長さ（面方向に沿った長さ）１５０は、火炎の伝搬を防止できる所定の長さ以下である。なお、火炎の伝搬を防止できる所定の長さとは、燃焼するガスの火炎の伝播が阻害される距離（消炎する距離）である。ここで、消炎する距離は、ガスの種類により異なり、メタンで２．１３ｍｍ以下、水素で０．６４ｍｍ以下と質量の軽いガスの方が短いことが知られている（福田正志、是松孝治、坂本雅夫、「メタンと水素の複合燃料の消炎距離」日本機械学会論文集（Ｂ編）、４６巻４１１号（昭５５−１１）、Ｐ．２２１２〜１８）。よって、電池１０２から発生する未燃焼ガスが水素であったとしても、消炎する距離を０．６４ｍｍ以下とすれば火炎が伝搬しないと考えられるので、セラミックファイバー１０４を構成する繊維（ファイバー）の間隙のうち、少なくとも電池１０２に対向する側の表面における間隙の長さ１５０は０．６ｍｍ以下の長さであることが好ましい。
【００５５】
具体的に、セラミックファイバー１０４が容器１０３内の圧力を緩和することを数値を用いて説明する。図１３は、セラミックファイバー１０４が容器１０３内の圧力を緩和することを説明するための模式図である。図１３に示すように、体積ＶR の容器１０３の中心に発火した電池１０２があり、電池１０２が燃焼している空間（容器１０３の中心から距離ｂまでの範囲）の体積をＶb 、容器１０３の中心から容器１０３の内壁面に設けてあるセラミックファイバー１０４までの空間（容器１０３の中心から距離ａまでの範囲）の体積をＶa とする。なお、容器１０３の中心から容器１０３の内壁面までの距離をＲとする。
【００５６】
まず、容器１０３の内壁面全体にセラミックファイバー１０４を設けてある場合の燃焼後の容器１０３内の圧力Ｐs1は、（式４）で求めることができる。ここで、圧力Ｐmax は、容器１０３内の最大圧力、γは比熱比（約１．４４）である。
【００５７】
【数４】
0005402426.tif 000005
【００５８】
体積Ｖb は、（式５）で求めることができる。ここで、体積ＶR-a は、セラミックファイバー１０４の体積、Ｐ0 は初期の容器１０３内の圧力（約１気圧）である。
【００５９】
【数５】
0005402426.tif 000006
【００６０】
セラミックファイバー１０４を内壁面に設けてある容器１０３において、電池１０２の燃焼により上昇する容器１０３内の圧力は、（式４）で求めた圧力Ｐs1と初期の容器１０３内の圧力Ｐ0 との差ΔＰ1 ＝Ｐs1−Ｐ0 ＝Ｐs1−１として求めることができる。
【００６１】
体積ＶR の容器１０３内で、複数の電池１０２が発火し、電解液やセパレータが急激に燃焼するとともに発生した未燃焼ガスも急激に燃焼し、電池搬送・保管用ケース１０１の容器１０３内の圧力が上昇する場合、容器１０３内の最大圧力Ｐmax が、通常の構造を有する電池搬送・保管用ケース１０１における容器１０３内の圧力の上昇可能耐圧より大きくなる。そのため、非特許文献１に開示してある（式１）を満たす面積を有する爆発放散口を容器１０３に設けない限り、電池搬送・保管用ケース１０１は電池１０２の燃焼により上昇する容器１０３内の圧力で破損することになる。
【００６２】
一方、距離Ｒ−距離ａの厚みのセラミックファイバー１０４を内壁面に設けてある容器１０３では、（式４）及び（式５）に基づき求めた容器１０３内の圧力Ｐs1は、容器１０３内の圧力の上昇可能耐圧未満となる。そのため、容器１０３の内壁面にセラミックファイバー１０４を設けることで、電池１０２の燃焼により上昇する容器１０３内の圧力を、通常の構造を有する電池搬送・保管用ケース１０１における容器１０３内の圧力の上昇可能耐圧以下に緩和することができ、容器１０３に爆発放散口を設ける必要がない。仮に、爆発放散口を容器１０３に設けた場合でも、爆発放散口の面積を小さくすることができるため、電池搬送・保管用ケース１０１の設計の自由度が高くなる。
【００６３】
以上のように、本発明の実施の形態２に係る電池搬送・保管用ケース１０１は、所定の状態により電池１０２から発生する未燃焼ガスを複数の空間に分けて取り込むことが可能な構造を有するセラミックファイバー１０４を容器１０３の内壁面に設けてあるので、セラミックファイバー１０４が発火した電池１０２からの火炎による未燃焼ガスへの延焼を抑えて容器１０３内の圧力上昇を緩和して、電池搬送・保管用ケース１０１の破損を防止することができる。また、セラミックファイバー１０４が容器１０３内の圧力上昇を緩和するので、爆発放散口を設ける必要もなく、容器１０３を耐圧構造にする必要もなく、電池搬送・保管用ケース１０１を安価に製造することができる。但し、爆発放散口を設ける場合であっても、容器１０３に設ける有効な爆発放散口の面積を小さくすることができる。ここで、セラミックファイバーは、一般的に断熱材としても使用されているため、圧力緩和部材として容器１０３の内壁面に設けてあるセラミックファイバー１０４も断熱材として機能することは言うまでもない。
【００６４】
なお、容器１０３の内壁面に設ける圧力緩和部材はセラミックファイバー１０４に限定されるものではなく、所定の状態により電池１０２から発生する未燃焼ガスを複数の空間に分けて取り込むことが可能な構造を有する部材であればセラミックファイバー１０４以外の部材でも良い。例えば、ハニカム部材を圧力緩和部材として、容器１０３の内壁面に設けても良い。図１４は、本発明の実施の形態２に係る電池搬送・保管用ケース１０１においてハニカム部材を圧力緩和部材として設けてある構成を示す模式図である。図１４に示すように、容器１０３の内壁面に設けてあるハニカム部材１５１は、構成する部材に間隙を有するので所定の状態により電池１０２から発生する未燃焼ガスを複数の空間に分けて取り込むことが可能な構造である。ハニカム部材１５１を構成する部材の間隙のうち、少なくとも電池１０２に対向する側の表面（ハニカム部材１５１の電池１０２に近い側の面）における間隙の長さ（面方向に沿った長さ）１５０は、火炎の伝搬を防止することができる所定の長さ（例えば、０．６ｍｍ）以下であることが好ましい。また、ハニカム部材１５１は耐熱性部材であるセラミック、ステンレス、インコネル等であることが好ましい。なお、ハニカム部材１５１は、容器１０３の内壁面全体に設ける場合に限定されるものではなく、内壁面の一部に設ける場合であっても良い。
【００６５】
複数のメッシュ部材を積層したメッシュ積層部材を圧力緩和部材として、容器１０３の内壁面に設けても良い。図１５は、本発明の実施の形態２に係る電池搬送・保管用ケース１０１においてメッシュ積層部材を圧力緩和部材として設けてある構成を示す模式図である。図１５に示すように、容器１０３の内壁面に設けてあるメッシュ積層部材１５２は、複数のメッシュ部材１５２ａ、１５２ａ、・・・を積層しているのでメッシュ部材１５２ａと積層するメッシュ部材１５２ａとの間に間隙を有するので、所定の状態により電池１０２から発生する未燃焼ガスを複数の空間に分けて取り込むことが可能な構造である。メッシュ積層部材１５２は、少なくとも電池１０２に対向する側のメッシュ部材１５２ａは電池１０２に対向する面に目開き（メッシュ積層部材１５２のメッシュ部材１５２ａを構成する部材の間隙）を有する。メッシュ部材１５２ａの目開きの長さ（間隙の長さ１５０）は、火炎の伝搬を防止できる所定の長さ（例えば０．６ｍｍ）以下であることが好ましく、積層するメッシュ部材１５２ａとの間の間隙の長さ１５２Ａも所定の長さ（例えば０．６ｍｍ）以下であることが好ましい。また、メッシュ積層部材１５２は耐熱性部材であるセラミック、ステンレス、インコネル等であることが好ましい。なお、メッシュ積層部材１５２は、容器１０３の内壁面全体に設ける場合に限定されるものではなく、内壁面の一部に設ける場合であっても良い。また、メッシュ積層部材１５２は、厚みの薄いハニカム部材を複数積層して構成しても良い。
【００６６】
例えば、図１３に示す体積ＶR＝１ｍ3 の容器１０３内で、複数の電池１０２が発火し、電解液やセパレータが急激に燃焼するとともに発生した未燃焼ガスも急激に燃焼し、電池搬送・保管用ケース１０１の容器１０３内の圧力が上昇する場合、容器１０３内の最大圧力Ｐmax が３．２４気圧になるとすると、容器１０３の内壁面に圧力緩衝部材を設けていない電池搬送・保管用ケース１０１では、電池１０２の燃焼により上昇する容器１０３内の圧力は、３．２４−１＝２．２４気圧となる。通常の構造を有する電池搬送・保管用ケース１０１では、容器１０３内の圧力の上昇可能耐圧は１．５気圧程度であるので、非特許文献１に開示してある（式１）を満たす面積を有する爆発放散口を容器１０３に設けない限り、電池搬送・保管用ケース１０１は電池１０２の燃焼により上昇する容器１０３内の圧力により破損することになる。
【００６７】
一方、距離Ｒ−距離ａ＝０．２５ｍの厚みのメッシュ積層部材１５２を内壁面に設けてある容器１０３では、（式４）及び（式５）に基づき求めた容器１０３の圧力Ｐs1は、１．８５気圧となり、電池１０２の燃焼により上昇する容器１０３内の圧力は、１．８５−１＝０．８５気圧となる。そのため、容器１０３の内壁面にメッシュ積層部材１５２を設けることで、電池１０２の燃焼により上昇する容器１０３内の圧力を、通常の構造を有する電池搬送・保管用ケース１０１における容器１０３内の圧力の上昇可能耐圧である１．５気圧以下に緩和することができ、容器１０３に爆発放散口を設ける必要がない。仮に、爆発放散口を容器１０３に設けた場合でも、爆発放散口の面積を小さくすることができるため、電池搬送・保管用ケース１０１の設計の自由度が高くなる。
【００６８】
電池１０２に対向する側の面に目開きを有するメッシュ部材と、該メッシュ部材と容器１０３の内壁との間を複数の空間に分割する空間分割部材とで構成してある複合部材を圧力緩和部材として、容器１０３の内壁面に設けても良い。図１６は、本発明の実施の形態２に係る電池搬送・保管用ケース１０１において複合部材を圧力緩和部材として設けてある構成を示す模式図である。図１６に示すように、容器１０３の内壁面に設けてある複合部材１５３は、電池１０２に対向する側の面に目開きを有するメッシュ部材１５３ａと、該メッシュ部材１５３ａと容器１０３の内壁との間を複数の空間に分割する空間分割部材１５３ｂとで構成してある。空間分割部材１５３ｂで複数に分割された空間のそれぞれには、所定の状態により電池１０２から発生する未燃焼ガスを複数の空間に分けて取り込むことが可能である。
【００６９】
メッシュ部材１５３ａの目開きの長さ（メッシュ部材１５３ａを構成する部材の間隙の長さ１５０）は、火炎の伝搬を防止できる所定の長さ（例えば０．６ｍｍ）以下であることが好ましい。空間分割部材１５３ｂにより複数に分割された空間は、発火した電池１０２からの火炎による未燃焼ガスへの延焼を抑えるため、少なくとも１０箇所以上であることが望ましい。また、空間分割部材１５３ｂは、メッシュ部材でも良く、目開きの長さ１５３Ａは、火炎の伝搬を防止できる所定の長さ（例えば０．６ｍｍ）以下であることが好ましい。さらに、空間分割部材１５３ｂをメッシュ部材で形成したボックスで構成し、該ボックスをメッシュ部材１５３ａと容器１０３の内壁との間に敷き詰めることで、複数の空間に分割しても良い。なお、空間分割部材１５３ｂで複数に分割された空間内に断熱材としてセラミックファイバー１０４を設けることで、未燃焼ガスを冷却することができ、より圧力を緩和することができる。また、複合部材１５３は耐熱性部材であるセラミック、ステンレス、インコネル等であることが好ましい。複合部材１５３は、容器１０３の内壁面全体に設ける場合に限定されるものではなく、内壁面の一部に設ける場合であっても良い。
【００７０】
金属ウールを圧力緩和部材として、容器１０３の内壁面に設けても良い。図１７は、本発明の実施の形態２に係る電池搬送・保管用ケース１０１において金属ウールを圧力緩和部材として設けてある構成を示す模式図である。図１７に示すように、容器１０３の内壁面に設けてある金属ウール１５４は、構成する繊維の間隙を有するので複数の空間に未燃焼ガスを分けて取り込むことが可能な構造である。金属ウール１５４を構成する繊維の間隙のうち、少なくとも電池１０２に対向する側の表面（金属ウール１５４の電池１０２に近い側の面）における間隙の長さ（面方向に沿った長さ）１５０は、火炎の伝搬を防止できる所定の長さ（例えば０．６ｍｍ）以下であることが好ましい。また、金属ウール１５４は耐熱性部材であるステンレス等であることが好ましい。なお、金属ウール１５４は、容器１０３の内壁面全体に設ける場合に限定されるものではなく、内壁面の一部に設ける場合であっても良い。
【符号の説明】
【００７１】
１  電池試験装置
２、１０２  電池
３  試験槽
４  試験部
５、１０４  セラミックファイバー
２２  釘
２３  板
２４  移動手段
２５  丸棒
２６  落下手段
２７  加圧板
２８  加圧手段
３１  ヒータ
３２  電源
５０、１５０  間隙の長さ
５１、１５１  ハニカム部材
５２、１５２  メッシュ積層部材
５３、１５３  複合部材
５４、１５４  金属ウール
２１  支持台
１０１  電池搬送・保管用ケース
１０３  容器
【図１】
0005402426.tif 000007
【図２】
0005402426.tif 000008
【図３】
0005402426.tif 000009
【図４】
0005402426.tif 000010
【図５】
0005402426.tif 000011
【図６】
0005402426.tif 000012
【図７】
0005402426.tif 000013
【図８】
0005402426.tif 000014
【図９】
0005402426.tif 000015
【図１０】
0005402426.tif 000016
【図１１】
0005402426.tif 000017
【図１２】
0005402426.tif 000018
【図１３】
0005402426.tif 000019
【図１４】
0005402426.tif 000020
【図１５】
0005402426.tif 000021
【図１６】
0005402426.tif 000022
【図１７】
0005402426.tif 000023